1. VESSEL TERBUKA Tangki Penampungan Air
Fungsi : Tempat menampung air sementara sebelum diproses l ebih lanjut Tipe
: Tangki berbentuk silinder, alas datar dan tanpa tutup
Data perancangan Bahan konstruksi
: Carbon steels SA-285 grade C
Suhu
: 30 0C
Tekanan
: 1 atm
Laju alir air masuk
: 4841,4265 kg/jam
Densitas; ρ
: 998,23 kg/m3 = 62,189 lb/ft3
Kebutuhan
: 2 jam
Volume Tangki Faktor keamanan
= 20%
Volume tangki
=
= 11,6400 m 3
Diameter Tangki Diambil tinggi silinder; Hs = 1,5 Dt Volume tangki, Vt
= ¼ пDt пDt2Hs
11,6400 m 3
= ¼ (3,14)Dt2 1,5Dt
11,6400 m 3
= 1,0467 Dt 3
Diameter tangki, Dt
= 2,2321 m
Jari – Jari – jari jari tangki, R
= 2,2321/2 = 1,1161 m = 43,9409 in
Tinggi Tangki Tinggi silinder; Hs
= 1,5 Dt = 1,5 x 2,2321 m = 3,3482 m = 10,9848 ft
Spesifikasi Tangki
Diameter tangki; Dt
= 2,2321 m
Tinggi Tangki; H s
= 3,3482 m
Bahan konstruksi
= Carbon steels SA-285 grade C
2. VESSEL
TERTUTUP
BERTEKANAN
DENGAN
BERBENTUK a. Tutup Ellipsoidal Tangki Penampungan Minyak
Fungsi : Tempat penyimpanan minyak Tipe
: Tangki berbentuk silinder, alas datar dan tutup ellipsoidal
Gambar 1. Tutup Ellipsoidal
Data perancangan Bahan konstruksi
: Carbon steels SA-285 grade C
Suhu
: 1800C
Tekanan
: 3 atm = 44,1 Psi
Laju alir bahan masuk
: 2528,0938 kg/jam
Densitas bahan; ρ
: 1033,81 kg/m 3 = 64,3936 lb/ft 3
Kebutuhan
: 1 jam
Volume Tangki Faktor keamanan
= 20%
TUTUP
Volume tangki
=
= 2,9345 m 3
Diameter Tangki Diambil tinggi silinder; Hs = 4/3 Dt Volume tangki, Vt
= ¼ пDt2Hs
2,9345 m3
= ¼ (3,14)Dt2 4/3Dt
2,9345 m3
= 1,0467 Dt
Diameter tangki, Dt
= 1,4101 m
Jari – jari tangki, R
= 1,4101/2
3
= 0,70505 m = 27,7575 in
Tinggi Tangki Tinggi silinder; Hs
= 4/3 Dt = 4/3 x 1,4101 m = 1,8801 m = 6,1683 ft
Tinggi ellipsoidal; He
= ¼ Dt = ¼ 1,4101 m = 0,3525 m
Tinggi tangki; H T
= Hs + He = 1,8801 + 0,3525 = 2,2326 m
Tekanan disain Faktor keamanan; Fk
= 20%
Tekanan disain; Pd
= 1,2 x 44,1 Psi = 52,92 Psi
Tebal shell and head : Tekanan disain, P d
= 52,92 Psi
Tegangan yang diizinkan, S = 13750 Psi
Jenis sambungan
= Doubled-welded butt-joint
Efesiensi sambungan, E
= 80%
Faktor korosi, C
= 0,125 in
Tebal silinder
( )() ( )
= 0,259 in (diambil tebal standar 0,3125 in atau 5/16 in)
Tebal head
( )( ) ( )() ( )
= 0,131 in (diambil tebal standar 0,1875 in atau 3/16 in)
Spesifikasi Tangki
Diameter tangki; Dt
= 1,4101 m
Tinggi Tangki; H T
= 2,2326 m
Tebal silinder; ts
= 5/16 in
Tebal head, th
= 3/16
Bahan konstruksi
= Carbon steels SA-285 grade C
Faktor korosi
= 0,125 in
b. Tutup Conical Tangki Penyimpanan Produk Etilen Glikol
Rancanglah sebuah tangki untuk menyimpan produk etilen glikol berbentuk silinder tegak dengan tutup atas conical dan tutup bawah flat. Diketahui data perhitungan:
Tekanan, P
: 2 atm = 29,4 psi
Temperatur penyimpanan
: 30 ⁰C = 303,15 K
Lama persediaan
: 7 hari = 168 jam
Laju aliran massa,F
: 15153 Kg/jam = 33406 lb/jam
Densitas
: 2100 Kg/m3 = 131,1 lb/ft 3
Gambar 2. Tutup Conical
a. Perhitungan Kapasitas Tangki Volum cairan (VL) = =
× 168 jam
= 1212,2 m 3 = 42809 ft 3 Untuk perancangan bejana faktor keamanan 10 %, maka Kapasitas tangki
= 1,1 × VL = 47090 ft 3 = 8386,7 bbl
Kapasitas 1 tangki etilen glikol = 8386,7 bbl, digunakan kapasitas = 8390 bbl Berdasarkan kapasitas tangki, maka didapat dimensi tangki dari APP E (Brownell & Young 1959) Kapasitas tangki
: 8390 bbl
Diameter, ID
: 50 ft
Tinggi Tangki, H : 24 ft Jumlah Courses
:4
b. Perhitungan Tebal Shell Spesifikasi bahan yang digunakan (Brownell & Young 1959) Jenis Plate
: Carbon Steels SA-285 GRADE C
Tegangan yang diizinkan : 13750 psia Jenis sambungan
: Doubled-welded butt-join
Efisiensi sambungan
: 80 %
Faktor korosi
: 0,125 1n
ts = Dimana
()
: ρ = densitas (lb/ft) H = tinggi (ft) D = diameter dalam (ft) f = tegangan yang diizinkan (psi) E = efisiensi sambungan C = faktor korosi tS = tebal shell (in)
ts1=
()()
+ 0,125
= 0,696 in ; di ambil tebal standar = 0,70 in
ts2=
()()
+ 0,125
= 0,547 in ; di ambil tebal standar = 0,55 in
ts3=
()()
+ 0,125
= 0,398 in ; di ambil tebal standar = 0,4 in
ts4=
()()
+ 0,125
= 0,249 in ; di ambil tebal standar = 0,25 in
c. Perhitungan Tebal Head Jenis head yang digunakan adalah conical dishead head
Tekanan perancangan: P = Faktor keamanan + P operasi P = 1,1 + 29,4 psi P = 30,5 psi Diameter luar perancangan tangki (OD) OD = ID + 2 ts OD = 600 in + 0,5 OD = 600,5 in = 50,04 ft = 15,43 m Untuk menghitung tebal head: th = ID/430 × Sin Nilai diperoleh dari trial dengan memberikan nilai pada th = ts4 Nilai berkisar antara 9⁰< <37, sehingga diperoleh: Sin = ID /(430 ×ts4) Sin = 0,465
= 27,72⁰ th = (50/430 × sin (27,72 ⁰ ×)) th = 0,25 in
d. Perhitungan Tinggi Head Tan = OA/(ID/2) OA = tinggi tutup conical (ft) OA = 50/2 × (tan 27,72 × ) OA = 13,135 ft
e. Perhitungan tutup bawah tangki Tebal tutup bawah flat karena D > 20 ft maka flat botton ketebalannya disamakan dengan course shell paling bawah (ts1) dan dilebihkan 10 cm dari diameter luar tangki Flat = 0,7 in
f. Perhitungan Tinggi Total Tangki T = Hs + th flat + OA T = 24 + 0,7 + 13,135 ft T = 37,19 ft = 11,34 m
c. Tutup Torispherical Tangki Penyimpanan Bahan Baku Benzene
Fungsi : Menyimpan bahan baku benzene Jenis
: Silinder vertical dengan tutup torispherical
Bahan : Carbon Steel SA-283 grade C
Gambar 3. Tangki dengan tutup torispherical
Kondisi Operasi: Temperatur, T
: 30 OC
Tekanan
: 1,5 atm = 22,044 psi
Laju alir massa, m
: 1.237,3336 kg/jam = 2.727,8540 lb/jam
Densitas, ρ
: 868,2005 kg/m 3 = 54,2028 lb/ft 2
Lama Persediaan
: 7 Hari
Perhitungan
:
1. Volume Liquid, V L
ρ
VL = 8.454,9040 ft 3
Kapasitas tangki dengan factor keamanan 10%, maka: VT = ( 10% x 8.454,9040 ft 3 ) + 8.454,9040 ft 3 = 9.300,3944 ft 3 Di gunakan 2 tangki, maka VT masing – masing tangki: 9.300,3944 ft 3 / 2 = 4.650,1972 ft 3 = 829,8367 barel Dari Appendix E, Brownell & Young di dapat: D1 = 15 ft = 180 in dan H 1 = 24 ft = 288 in
2. Tebal Dinding Tangki, t t Faktor keamanan 10%, Poperasi = 1,5 atm = 22,044 psi Pdesign = 1,1 x 22,044 = 24,2484 psi
t =
……………. (Pers. 13.1 Brownell & Young )
Keterangan:
( ) P = tekanan design = 24,2484 psi R = jari-jari tangki = 90 in ɛ = Efisiensi sambungan = 0,85 f = Tekanan yang dijinkan = 12.650 psi C = Korosi yang diizinkan = 0.125 in
t =
( )( ) ( )() ( )
t = 0,3282 in = 0,833 cm, maka dipilih tebal 1 cm = 0,39 in
Diameter luar tangki, OD = ID + 2 ( t) = 180 + 2 (0,39) = 180,78 in
t = t =
ɛ
……………….. (Pers. 13.2 Brownell & Young )
()( )( ) ( )()( )
t = 0,3609 in = 0,917 cm Maka di pilih untuk tebal tutup tangki 1 cm.
3. VESSEL BIASA DENGAN RANCANG ALAS DAN TUTUP a. Alas Conical, Tutup Datar
Rancanglah sebuah tangki silinder untuk penyimpanan katalis dengan tutup atas datar dan tutup bawah conical.
Gambar 3. Tangki dengan alas conical dan tutup datar
Dengan data sebagai berikut, Laju alirmassa, F
= 1,11328 kg/jam = 2,456 lb/hr
Densitas,
= 1710 kg/m 3 = 106,752 lb/ft 3
Laju alir volumetrik, m
= 0,00065 m 3/jam = 1,8x10-7 m3/s
Lama penyimpanan
= 3 bulan = 90 hari
Nozzle pengeluaran Diopt
= 3,63 mv0,45 0,15
(Peters &Timmerhaus, 2003)
= 3,63 (1,8x10 3)0,45 (1710) 0,15 = 0,00088 m = 0,0348 inc Digunakan pipa standar 1/8 in dengan spesifikasi = Schedule number
= 40
(Peter &Timmerhaus, 1991)
OD : 0,405 in
= 0,0334 ft
ID (d) : 0,269 in
= 0,0224 ft
A
= 0,0568 in 2 = 0,0004 ft 2
Perhitungan dimensi tangki Volum padatan, V p
= mv x lama penyimpanan = 0,00065 x 24 x 90 = 1,41 m 3
Digunakan over desain 10 % maka, Volum tangki, Vs
= (1,1 x 1,41) = 1,55 m 3 = 54,65 ft 3
Volum tangki, Vs
= volum shell + volum head konikal
Volum head konikal (α = 30°) = 0,0756 (ID 3 – d3) Hs VS
[Walas, 1990)
= 1,5 ID
= ID2Hs + 0,0756 (ID 3 – d3)
54,65 = 1,2531 ID 3 – 8,516 x 10 -7 54,65 = 1,2531 ID 3 ID
= 3,52ft = 42,24 inc
Hs
= 5,28ft = 63,36 inc
Tebalshell, ts
Spesifikasi bahan konstruksi yang digunakan adalah sebagai berikut, [Brownell & Young, 1959] Jenis plate
= Carbon Steel SA-285 Grade C
Tegangan diizinkan, S = 13,750 psi Jenis sambungan
= Single-welded butt joint
Efisiensi sambungan, E = 85%
Factor korosi, C ts =
= 0,125 in
[Brownell & Young, 1959] )
()(
=
()()()
= 0,16 inc, digunakan tebal (3/16) 0,1875 in
Tebal head, th
Tutup atas (head) OD
= ID + 2ts = 42,2 + 2(0,1875) = 42,6 in = 3,6 ft
Tutup bawah (conical head)
Sudut kemiringan α = 30° th =
()
=
( )
[Brownell & Young, 1959]
= 0,038 in ≈ 3/16 in Sudut kemiringan tutup bawah, θ = 60° Tinggi head
= tan θ x OD/2 = tan 60 x 3,6/2 ft = 3,1 ft
Tinggi total tangki
= Hs + conical head
= 5,28 + 3,1 = 8,36ft = 2,6 m
b. Silinder Horizontal, Tutup Ellipsoidal
